摘 要:应用GPS测量时，各测站点间不必要求通视、定位精度高，全天候作业、给出三维坐标、观测时间不长，能够测量到广泛的领域，已作为当代的主要测量手段，从而GPS技术在变形监测中占有了举足轻重的地位。本文以大桥工程为例该大桥监测系统使用了现代化的手段(基于GPS)，实时对该大桥在正常运营时期进行实时动态监测。从而获得桥梁在不同环境下的结构变化与整体位移信息，为桥梁的结构状态、是否能够安全运营等等提供理论分析依据。
关键词:GPS测量；桥梁工程；变形监测
1 GPS技术在变形监测中的应用
1.1 变形监测网的设计步骤
①监测点的布设：需要遵循必要、适量、最能反映变形体的变形和方便观测的原则。②平面控制网在布设过程中应该注意以下几点：首先应该根据变形监测对象的不同特征布设与其特点对应且匹配的控制网。比如大型建筑物，首选应当安排三角网和边角网的布网形式；而就小型建筑物而言，就应该选用监测基线或单点形式布网控制[1]。
1.2 控制网的建立
①GPS控制网的建立所采用的方法正是相对定位的方法，顾名思义，按照相对定位的原理来说就是需要多台接收机实行同步观测，然后利用载波相位测量来定出所选测站点间的相对位置；②测站间无须通视，我们可以灵活的来选择需要的一些测站点；③使用GPS工作时，在一天24小时内都可以正常工作，也不管是刮风还是下雨，都不会阻碍到观测的进行，自然也就不会打乱已有的安排，一切按规定好的计划顺利进行；④采用GPS观测时，不用持续很长时间，观测时间短，同样可以得到比较好的观测结果。
1.3 GPS控制网的技术设计
在设计GPS控制网时，应该首先想到的是所涉及的该控制网能够满足大概的应用范围，采用分级布网的方案[2]。对于一个GPS网来说，它本身是具有可靠性的，因此我们在实际工作中应尽可能地提高可靠性，为此我们可以将每一级的GPS网都弄成是由独立基线边所组合而成的闭合网，包括一些三角形网，四边形网，或者是多边形网，甚至也允许是附和路线的存在，但是，GPS网中不允许存在支线。
2 监测系统
2.1 系统构成
2.1.1参考站GPS安装
经过整体考察，决定在建立2个GPS参考站。一个建在该大桥起点控制中心机房附近，另一个建在终点附近。使用两个参考基站，不仅有利于整个监测系统的精度提高，同时还提升了整个监测系统安全运行的可靠性。仪表箱的作用是安放GPS主机及其附属设备。在160m以内，仪表箱与GPS天线都能正常联系。仪表箱的安装位置应该满足通风、方便接入电源、容易布线等条件。GPS使用的充电电源应为220V电源，当要进行长期观测时应考虑使用UPS不间断电源。UPS不间断电源可以提供的用电时间应该大于本地断电的最长时间。GPS天线电缆被用于GPS主机与GPS天线之间的连接，由于天线容易受损，且受外界环境影响，因此天线电缆要用PVC管保护[3]。参考站使用天宝地球监测ZephyrGeodetic型做天线，该天线性能极其出色。它使用微对中的技术，以双频GPS天线作为微中心，不仅仅提升了天线相位中心的稳定性，还使得GPS测位的精度得到提高。将一支避雷针安放在参考站卫星天线附近，并将卫星天线安置在避雷针有效保护范围之内。避雷针应接入标准220v电源，同时将避雷针接入大桥总地。还有要将天馈避雷器接入在ZephyrGeo-deticGPS天线与天宝5700接收机之间。万一GPS天线不幸遭受雷击，避雷器就会吸收电流，借此保护接收机。
2.1.2大桥监测点安置
根据桥面监测站位置不同，可以把监测站划分为塔顶点和桥面点监测站:①塔顶GPS监测站在塔顶处设立的GPS监测站共有6个，包括主航道斜拉桥塔顶设2个和在颗珠山斜拉桥塔顶设立4个。仪表箱内存放有GPS主机、AC/DC转换器等设备。仪表箱放置于塔梁结合部的梁内，在90m以内是仪表箱与GPS共同正常工作的有效距离。GPS主机经过光纤连接的方式接入到距离它最近的光纤接入交换机上。②桥面GPS监测站桥面GPS监测站共2个测点，分别是主航道斜拉桥主跨跨中和颗珠山斜拉桥主跨跨中(各1个)。天线要在桥梁上选择最适合的部位进行安装，才能使得天线发挥最大作用。由于桥梁上来往车辆对天线接收信号产生影响，因此天线采用高度为4．0m，内径180mm，外径200mm的天线柱。天线柱固定在箱梁两侧斜面底座处合适的位置上的，同时在中心处保留有走线孔位，将底座与箱体焊接为整体，以及确保天线柱与水平面垂直。仪表箱的主要作用是安放GPS主机及其附属设备[4]。设计时考虑到想要将仪表箱放置于箱梁内。要把GPS天线电缆引入仪表箱中，方法就是在跨中箱梁壁上钻孔，电缆安装后充填空隙。GPS主机经过光纤连接的方式接入到距离它最近的光纤接入交换机上。
2.1.3数据传输
该大桥总长度约31km，采用传统的数据传输方法保证不了数据传输的质量，满足不了大桥监测精度指标，但光纤通讯技术的出现完美解决了这类问题。所以，基于GPS的变形监测与光纤数据通讯的组合才能构成完善的监测系统。为了GPS监测系统正常工作，每台监测站GPS接收机的3个串口和GPS参考站的2个串口必须实时双向连接，并且数据具有定向传输方向，因此就要对10台GPS接收机的28个数据接收串口实行排序编码。数据流程是:参考站数据最先要流入控制中心服务器，通过中心服务器的处理分析，随后再流入光纤通讯网络，然后再向每个监测站GPS接收机的1号接口发送数据;每个监测站GPS接收到参考站信号后，再将点位数据(差分计算后)由2号串口(通过光纤)输送到控制中心服务器，在数据库中进行存储，用于显示及分析;3号口的作用是进行设备启动、参数设置、监视。
2.2 数据处理与分析
2.2.1监测数据的处理
利用基于时间序列模型开发的数据处理软件(Eviews)来进行数据处理。由于该大桥监测数据的保密性，我只得到了10组监测数据，为了便于数据处理软件的处理，我要把处理的10组数据编成表格的形式。由于数据有限，我打算利用前7组数据进行数据处理，再经过软件的处理分析预测出后3组数据。最后将实测数据与预测数据做对比，得出结论。
2.2.2数据预测分析
我把所得的数据和预测数据重新录入表格中，然后利用表格的绘图功能将10组数据绘制成折线图。可以清晰明了的看出桥梁变形规律和预测数据的差异性。结论:由以上的数据表格和变化趋势曲线进行对比分析得知，对于该大桥的桥梁监测点S1和S2的X和Y的方向的三组数据预测结果完全满足大型桥梁的变形监测精度要求。还可以说明使用Eviews软件的平稳拟合预报模型对数据进行预测是适合且可靠的，最后得出该变形监测系统设计是完全合理且可行的结论。
结束语：
GPS技术还在不断的发展中，我相信未来的GPS监测技术会实现全自动化，测量精度达到一个前所未有的高度。在变形监测数据处理时只采用了时间序列一种处理方法，下一步研究内容是多运用几种数据处理方法，然后进行对比，得到最优的数据处理方案。
参考文献：
[1]李荡.浅谈现代测绘技术在道路桥梁工程中的应用[J].价值工程,2018,37(24):252-253.
[2]李会林.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析[J].交通世界,2018(21):98-99.
[3]胡克富.GPS技术在道路桥梁工程测量中的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(06):237.
[4]王仲想.GPS技术在桥梁工程测量中的应用探究[J].科技创新与应用,2016(15):242.